基于混沌优化方法的电液伺服系统PID参数整定策略研究

发布时间：2017-08-06 17:16

  本文关键词：基于混沌优化方法的电液伺服系统PID参数整定策略研究

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【摘要】：二十世纪以来,尤其是自动化技术的出现和工业生产自动化程度的日益提升,电液伺服系统也随之得到了蓬勃发展。电液伺服系统是典型的非线性不确定系统。由于参数的不确定性和外部负载的干扰,传统的控制器越来越无法获得理想的控制效果。智能控制的出现,使得非线性不确定系统的控制问题得到了突破。将智能控制与传统的PID控制结合起来形成智能PID控制器,既具备传统PID控制动态品质好、可靠性高等优点,还能够自学习、自组织、自适应,能够根据控制过程中系统参数的变化调整控制参数。因此,对智能PID控制器进行研究可以极大地丰富我们的理论体系,也具有非常重要的实际工程意义。混沌是一种无需附加任何随机因素而本身就具有内在随机性的运动,由于混沌具有既不重合又不交叠的吸引子,因此混沌运动能够有效避免常规PID控制参数整定中易于陷入局部极小值这一缺点,从而可以有效地实现对不确定系统的控制。本文将混沌运动应用于传统PID控制方法中,构造了一个混沌的控制器,它可以成功地实现对电液伺服系统的控制,并有效提高了系统的动态性能。本文首先阐述了混沌运动的基本理论及其动力学特征,并结合传统的控制方法,设计了一种基于混沌寻优参数整定方法的PID控制器。其次,建立了材料试验机电液位置伺服系统的数学模型,并分别采用传统PID控制和基于混沌寻优参数整定方法的PID控制两种方法进行仿真,对该系统的性能进行对比仿真研究。最后,利用LabVIEW软件开发平台设计基于混沌寻优参数整定方法的PID控制策略的计算机控制系统,并利用材料试验机电液位置伺服系统进行了实验验证。仿真和实验结果验证了基于混沌寻优参数整定方法的PID控制策略能够提高系统的动态品质,取得令人满意的控制结果。
【关键词】：电液伺服 PID控制 混沌优化 Simulink仿真
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM921.541;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 电液伺服系统概论10-13
• 1.1.1 电液伺服控制系统的应用及发展10-11
• 1.1.2 电液伺服控制系统的组成及特点11-12
• 1.1.3 电液伺服控制技术的发展方向12-13
• 1.2 智能控制综述13-15
• 1.2.1 智能控制的提出及发展13-14
• 1.2.2 智能PID控制介绍14-15
• 1.3 混沌优化理论的发展与应用15-16
• 1.4 课题研究的意义及主要内容16-18
• 第2章 混沌理论及其动力学分析18-31
• 2.1 混沌理论基础18-22
• 2.1.1 混沌的起源18-19
• 2.1.2 混沌理论的发展19-20
• 2.1.3 混沌的主要特征20-22
• 2.2 混沌动力学理论分析22-25
• 2.2.1 描述混沌运动的特征量22-23
• 2.2.2 Lyapunov指数的计算23-24
• 2.2.3 非线性动力学系统的Lyapunov指数24-25
• 2.3 Logistic映射的模型及分析25-30
• 2.3.1 Logistic映射的数学模型25-27
• 2.3.2 由Logistic映射产生的轨道倍周期分岔27-30
• 2.4 小结30-31
• 第3章 基于混沌优化方法的PID参数控制器设计31-42
• 3.1 PID控制理论简介31-34
• 3.1.1 模拟PID控制器31-32
• 3.1.2 数字PID控制32-34
• 3.2 PID控制器参数的整定34-37
• 3.3 基于混沌的参数优化PID控制器37-41
• 3.3.1 混沌优化与随机搜索的比较38
• 3.3.2 基于Logistic映射的混沌优化方法38-40
• 3.3.3 基于混沌的PID控制器参数的整定40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 电液位置伺服系统的建模及仿真42-56
• 4.1 电液位置伺服系统的建模42-49
• 4.1.1 电液伺服阀建模43-44
• 4.1.2 阀控缸建模44-46
• 4.1.3 其他环节建模46-47
• 4.1.4 系统建模47
• 4.1.5 模型参数的确定47-49
• 4.2 基于MTALAB的系统仿真49-55
• 4.2.1 材料试验机电液位置伺服系统特性49-51
• 4.2.2 基于PID控制策略的仿真51-52
• 4.2.3 基于混沌优化方法的PID参数整定仿真52-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第5章 电液伺服系统混沌优化控制的实验研究56-68
• 5.1 材料试验机工作原理56-58
• 5.2 基于LabVIEW的计算机控制系统开发58-65
• 5.2.1 计算机控制系统的工作原理58-59
• 5.2.2 控制系统的组成59
• 5.2.3 控制系统的硬件组成59-62
• 5.2.4 控制系统的软件设计62-65
• 5.3 实验结果分析65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果73-74
• 致谢74

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本文编号：630729